根据这种对中国参战兵力和意图的虚妄推断，麦克阿瑟对云山战役中溃败的美军部队略加收容、整理后，便令各部按既定部署继续北进，争取在圣诞节前占领北朝鲜全境，消灭北朝鲜残余军队。尔后，各路美军依照麦克阿瑟的圣诞攻势命令，再度越过清川江，向北冒进。
云山一战，彭德怀指挥中国军队小试牛刀，摸清了美军作战特点、规律和火力情况，又与敌突然脱离接触，“能而示之不能”，以收纵其骄狂、迷其心智之效。麦克阿瑟果然中计，不知死活，再度全师北进，终于落进中国军队布下的陷阱。当美军主力再度越过清川江一线，兵疲将骄、阵形散乱、后勤补给线拉长、战斗力下降之际，得到第三野战军第九兵团12个师加强的中国军队，以排山倒海之势，再度出击。11月25日夜半，西线中国军队18个师分数路沿清川江河谷卷击，先后击溃西线美军右翼南朝鲜第2军、美第2师、第1骑兵师、第27英国旅等部队，而后将打击矛头转向左翼美第24师和第25师。得到北朝鲜游击队接应的一些志愿军穿插部队，抢先进抵敌军撤退必经的山口隘道，构筑阵地，据险阻击，分割包围各路敌军。美第8集团军愈发损失惨重，仅右翼美军第2师，就在一天之内折损了3000人马及全部重装备。各路美军恐被分割包围，不待麦克阿瑟下令，便自行夺路突围。又遇到中国军队穿插部队阻击，险象环生。在中国军队穷追下，美军圣诞攻势变成了圣诞大溃逃。第8集团军10余万残兵败将退过清川江后，乱糟糟涌上各公路隘道，又一路退过平壤，而后继续向南狂奔。